Steam технологии что это
Что такое STEAM-образование?
По данным статистики, уровень спроса на STEAM-профессии с 2011 года возрос на 17%, в то время как спрос на обычные профессии возрос всего лишь на 9,8%, что говорит о большой востребованности данной системы образования во всем мире.
Но с чем же связан такой высокий спрос? Во многих странах STEAM-образование в приоритете по некоторым причинам:
Интегрированное обучение
Так чем же отличается данная система образования от традиционного способа обучения наукам? STEAM-образование подразумевает смешанную среду, в которой ученики начинают понимать, как можно применить научные методы на практике. Обучающиеся по этой программе, помимо математики и физики, изучают робототехнику, на которой программируют и конструируют собственных роботов. На занятиях используется специальное технологическое оборудование.
На Международной конференции “STEAM forward”, которая прошла в 2014 году в Иерусалиме, были высказаны следующие заявления:
STEАM-образование — новая методика обучения школьников
В модернизации системы образования Казахстана главным звеном можно считать систему среднего образования. Именно в этой сфере в данный момент проходит обновление содержания, требующее разработку и реализацию новых программ, которые помогут обеспечить постепенный, плавный переход на обучение, ориентированное на развитие личности, культуры мышления, самостоятельности и ответственности за принятие решений. Сегодня в школе требуются такие программы, которые нацелены на формирование высокого уровня технологического развития, что весьма актуально, учитывая требования современного рынка труда.
Проблемы с ухудшением качества образования в области точных наук, мотивацией студентов, количеством и качеством педагогов, являются глобальными. Это проблема рынка, потому что работодатели готовы хорошо платить специалистам. Однако школьники и студенты не хотят такие предметы выбирать в качестве основных[1].
STEАM-образование является мостом, соединяющим учебу и карьеру. Его концепция готовит детей к технологически развитому миру. Специалистам будущего требуются всесторонняя подготовка и знания из самых разных образовательных областей естественных наук, инженерии, технологии и математики.
Именно поэтому STEAM-образование или НТТМ (научно-техническое творчество молодежи) становится приоритетным в странах, где развивают высокотехнологичное производство [1].
STEАM представляет собой интегрированный подход обучения, в рамках которого академические научно-технические концепции изучаются в контексте реальной жизни. Цель такого подхода – создание устойчивых связей между школой, обществом, работой и целым миром, способствующих развитию STEM-грамотности и конкурентоспособности в мировой экономике (Tsupros, 2009).
Аббревиатура STEAM означает: S – science, T – technology, E – engineering, A – art, M – mathematics, или: естественные науки, технология, инженерное искусство, творчество, математика. Одним словом, дисциплины, которые становятся самыми востребованными в современном мире. STEAM интегрирует все эти дисциплины в единую схему обучения, а английский язык является связующим звеном всех этих дисциплин. Поэтому ведущее положение в интегрированном обучении занимают уроки именно иностранного (в нашем случае – английского) языка.
«Знать иностранные языки в условиях глобализации стало жизненно необходимым, а не роскошью. Владение языками открывает доступ к пониманию менталитета, культуры других людей, позволяет расширить возможности выбора при получении высшего образования, трудоустройства» [2].
В случае интегрированного обучения языку и предмету следует помнить, что знание языка становится инструментом изучения содержания предмета. При этом внимание акцентируется как на содержании специальных текстов, так и на необходимой предметной терминологии. При этом язык интегрирован в программу обучения, а необходимость погружения в языковую среду для возможности обсуждения тематического материала значительно повышает мотивацию использования языка в контексте изучаемой темы [3].
Существует ряд принципов интегрированного обучения английскому языку и предметам естественно-математического цикла, среди которых основными являются:
1) принцип использования богатого, с познавательной точки зрения,
аутентичного учебного материала;
2) принцип активной поддержки и помощи учителя в процессе обучения;
3) принцип интенсивного и продуктивного владения вторым или
4) принцип поликультурности;
5) принцип развития мыслительных навыков высшего порядка;
6) принцип устойчивого обучения [4].
Соблюдение вышеуказанных принципов делают процесс изучения предметов ЕМЦ цикла на английском языке более целенаправленным, так как язык используется для решения конкретных коммуникативных задач, т. е. пополнение словарного запаса обучающегося предметной терминологией естественно-математического цикла и подготавливает его к дальнейшему изучению и применению полученных знаний и умений.
Таким образом, изучение иностранного языка и неязыкового предмета одновременно является дополнительным средством для достижения образовательных целей и имеет положительные стороны как для изучения иностранного языка, так и неязыкового предмета [5].
C целью углубления и расширения теоретических знаний учащихся через изучение терминологий, основных понятий естественно-математического цикла и закрепление этих знаний на английском языке в школе-интернат для одаренных детей им. Ы. Алтынсарина г. Костанай, разработаны различные курсы и факультативные занятия по предметам естественно-математического цикла. Такие курсы и занятия как «Английский язык и современные науки», «Робототехника», «Научная терминология современного английского языка», «Special biology», «Physical problems and ways to solve them» и другие представляют собой совокупность фрагментов из различных областей знаний. Объединяющим моментом является наличие в них терминов, относящихся к соответствующим областям наук.
Данные курсы и факультативные занятия позволяют оценивать свой потенциал с точки зрения образовательной перспективы, а также помогают выбрать профиль обучения.
Реализация основ STEAM-образования в нашей школе позволит интегрировать естественные науки и технологии, инженерное творчество и математику. С помощью практических занятий учащиеся смогут продемонстрировать применение научно-технических знаний в реальной жизни, разовьют навыки критического мышления и разрешения проблем, необходимых для преодоления трудностей, с которыми учащиеся могут столкнуться в жизни.
STEAM-образование в приоритете по следующим причинам:
— В ближайшем будущем в мире и, естественно, в Казахстане будет резко не хватать: IT-специалистов, программистов, инженеров, специалистов высокотехнологичных производств и др.
— В отдаленном будущем появятся профессии, которые сейчас даже представить трудно, все они будут связаны с технологией и высоко технологичным производством на стыке с естественными науками. Особенно будут востребованы специалисты био- и нанотехнологий.
— Специалистам будущего требуется всестороння подготовка и знания из самых разных образовательных областей естественных наук, инженерии и технологии.
Изучение научных терминов на английском языке поможет учащимся выстроить свою образовательную траекторию и будет способствовать мотивации учащихся к выбору инженерных профессий 3-го тысячелетия [1].
В качестве основного образовательного результата выступает сформированная система базовых ценностей, умение правильно применять термины естественных наук на английском языке, оперировать знаниями; развитие критического, творческого и комбинированного мышления; профориентация в области естественных наук.
Предлагаемые курсы и занятия поддерживают базовые знания по предметам естественно-математического цикла и углубляют познания детей в научных терминах на английском языке.
Ожидаемым результатом данных занятий по новой методике обучения- STEAM-образование, учащиеся смогут выражать свое мнение, применяя научную терминологию на современном английском языке; понимая содержание сообщений технологического характера, представлять основную идею задания, проекта на английском. У учащихся сформируются ключевые компетенции по предметам естественно-математического цикла на английском языке, они смогут прогнозировать, доказывать и подтверждать опытом свои предположения. Регулярные занятия разовьют новые идеи, творчество учащихся. Данные курсы и занятия помогут учащимся в определении будущей професс
Поскольку STEAM образование активно развивается в Казахстане, растет спрос на профессии технического характера, а тот факт, что многие источники информации предоставляются на английском языке, подтверждают актуальность и практическую ценность данных курсов и факультативных занятий.
Внедрение STEAM-образования поможет изменить экономику нашей страны, сделает ее более инновационной и конкурентоспособной. А сегодняшним ученикам – помочь стать успешными профессионалами в будущем.
1. Тамара Стрельникова, «Unique Kazakhstan», «Что такое- STEAM-образование?» http://www.unikaz.asia
2. Назарбаев: В Казахстане необходимо активно внедрять STEAM- образование, BNEWS > Новости, https://bnews.kz
3. Учебно-методическое пособие Integrated learning to English language http://emirb.org
4. Учебно-методическое пособие, Интегрированное обучение английскому языку и учебным предметам ЕМЦ (информатика, физика, химия, биология, естествознание) Астана, 2016
5. Б. А. Жетписбаева, А. Е. Кубеева, «К вопросу о методическом обеспечении трёхъязычного образования» Журнал: Вестник КарГУ, 2017 https://articlekz.com
7. Дорожная карта развития трехъязычного образования на 2015-2020 годы. Утвержден совместным приказом и. о. Министра образования и науки Республики Казахстан от 5 ноября 2015 года № 622, Министра культуры и спорта Республики Казахстан от 9 ноября 2015 года № 344 и Министра по инвестициям и развитию Республики Казахстан от 13 ноября 2015 года № 1066.
Бум на STEM-образование: 5 онлайн-форматов для подготовки востребованных специалистов
Широкий спектр подходов к STEM-образованию обусловлен его сложностью. Практически все исследователи рассматривают современный образовательный феномен как повышение качества понимания обучающимися дисциплин, относящихся к науке, технологии, инженерии и математике.
Это основа подготовки сотрудников в области высоких технологий: IT-специалистов, программистов, инженеров, специалистов высокотехнологичных производств, которых в будущем будет резко не хватать.
Как считает Брэд Смит, президент Microsoft, технологические компании чувствуют острую нехватку квалифицированных STEM-специалистов — «кризис гениев». При этом эксперты отмечают, что применение цифровых технологий и анализа данных принесет пользу любому бизнесу, независимо от сферы деятельности.
Спрос в России на STEM-образование растет. Появляются школы с интегративным подходом, где нет биологии, физики, химии и математики как отдельных предметов. Их преподают в связи друг с другом.
STEM-модель объединяет в единую систему естественные науки и инженерные предметы и учит работать над проектом на стыке этих дисциплин.
Выпускники таких школ востребованы в корпорациях. Для потенциального работодателя играет роль междисциплинарная гибкость. Важно, чтобы сотрудник воспринимал поставленную задачу как проект и системно подходил к реализации.
Рынок образовательных продуктов в рамках STEM-образования разнообразен. Одна из российских платформ, учебные материалы которой направлены на раннюю профориентацию школьников в области естественных наук и основ нанотехнологий, — это Стемфорд.
На ее примере рассмотрим форматы учебных программ, которые решают задачи современного педагога, работающего в области STEM-онлайн образования, и соответствуют развитию необходимых компетенций у учащихся.
Ученики сопровождаются тьюторами — студентами и аспирантами ведущих университетов: МИЭТ, ВШЭ МИЭМ. Обучающийся бросает вызов себе и окружающим, пытаясь выйти в лидеры и создать собственный проект.
Одна из ключевых задач, которую закрывает такой формат, — мотивировать к исследовательской деятельности и научить учащихся анализировать опытные данные, сопоставлять с теоретическими сведениями и делать выводы.
Учащиеся, используя химические реакции, своими руками изготавливают уникальные игрушки и сувениры, знакомятся с реакциями химического осаждения металлов в виде пленок и свойствами высокомолекулярных соединений.
Формат хакатона предполагает совместную работу. Участникам предлагается поработать над сервисами по поиску и подбору наставников, трекингу эффективности и оптимизации процессов наставничества.
Пример. «Разработка инновационных систем доставки активных компонентов для косметических изделий» для школьников старших классов, студентов профильных образовательных учреждений среднего профессионального образования, студентов младших курсов образовательных учреждений ВО.
Ученики изучают секретные компоненты омоложения, использующиеся в косметологии, процессы разработки липосомальных, микроэмульсионных систем доставки компонентов в кожу, какой бывает косметика и как проверяют ее качество. По результатам итогового тестирования выдается сертификат о прохождении курса, который можно прикрепить в портфолио при трудоустройстве.
Работа над исследовательской лабораторией мотивирует к самостоятельной творческой деятельности и приобретению ими практических навыков научно-исследовательской работы.
Цель такого формата — взаимодействовать и учиться у друг друга. Обсуждение материала способствуют его усвоению и позволяет оперативно осуществлять обратную связь.
Соревновательные квест-игры с экспериментальными заданиями по инженерным, математическим, гуманитарным, естественно-научным и информационно-коммуникативным направлениям с использованием мультимедиа — это сильный инструмент для повышения вовлеченности.
Важно понимать, что в современном образовании прием геймификации срабатывает одинаково хорошо с детьми и взрослыми, потому что миллионы людей играют в компьютерные игры и отлично представляют, что такое «уровни», «прокачка», «задания» (quests), «награды», «достижения».
Пример. Игра Allotrop о засекреченной научной организации С60. Восстанавливая цепь запутанных событий, совершая удивительные открытия, участники силой собственного интеллекта выполняют миссию по спасению ученых.
Образовательная компьютерная игра построена на реальных заданиях из школьной программы по физике, химии и биологии и основам нанотехнологий. Задания интегрированы в геймплей по законам игрового дизайна. Попадая в различные ситуации, игрок решает дидактические задачи и знакомится с ключевыми нанотехнологиями, используемыми в наноиндустрии.
Обычно проводятся с представлением результатов проектной деятельности. Работа ведется в группах. На первом этапе проводят мозговой штурм. Записываются абсолютно все идеи, которые возникают в команде.
Пример. Проблема → «Мы зависим от розетки, когда негде зарядить девайс». Гипотезы решения → «Создать портативное зарядное устройство», «Увеличить срок заряда батареи у гаджетов», «Оборудовать больше общественных мест, чтобы иметь возможность подзаряжать устройство».
После защиты проектов, которые проводят участники, необходимо проанализировать участие в спринте.
Чтобы провести итоговую рефлексию, можно предложить следующие варианты: каждый участник оценивает себя самостоятельно; предлагаем провести взаимную оценку результатов — Peer-to-peer.
При комбинированном варианте, когда совмещаются обе механики, важно, чтобы каждый учащийся сравнил собственную оценку с оценкой деятельности остальных.
STEM-мышление учит работать в команде, анализировать и систематизировать информацию. Формирует саму способность к обучению. Поэтому всем, кто создает образовательные онлайн-программы, важно обратить внимание на развитие у учащихся метапредметных навыков.
В сфере онлайн-образования сформировались три основных направления, перспективных для концепции STEM образования.
1. Индивидуальная образовательная траектория.
Персонализированное обучение, когда учащийся самостоятельно выбирает те предметные области, которые будет изучать.
Индивидуальный подход предполагает обратную связь, когда любой слушатель задает вопрос спикеру в онлайн-формате. Например, это может быть тест с интерактивными заданиями, где итоги теста оформляются как результат с рекомендациями.
2. Переход на смешанный тип обучения.
Соединение офлайн и онлайн-форматов. Учащиеся изучают материалы дома, а на занятиях с преподавателем работают над сложными вопросами.
Сама тематика «Нано» предполагает использование современных технологий: необходимо создать виртуальную среду, добавлять персонификацию, моделирование и прогнозирование карьеры, задействовать приемы, основанные на использовании искусственного интеллекта и подходов Big Data.
Интеллектуальные помощники и чат-боты уже берут на себя большую часть работы в обучении: выдают лекционный материал, принимают выполненные задания в виде автоматизированных тестов.
3. Фокус на проектном мышлении. Для оценки проектной деятельности важна постоянная фиксация всех действий и результатов участников. Только при условии сбора максимально возможного количества информации возможно корректно оценить образовательный результат проектной деятельности.
Развитие онлайн-платформ и учебных учреждений, которым близка идея STEM-образования, создаст условия для трансляции педагогического опыта и внедрения продуктов в образовательный процесс.
В силу того, что нанотехнологии требуют подключения не только знаний, но и фантазии, и перспективного мышления, подходы STEM-образования позволяют подготовить сильных специалистов, кругозор которых выходит далеко за пределы тем, необходимых непосредственно для работы.
Что такое STEM образование, и почему компании ценят таких специалистов
Что такое STEM образование
STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) образование — это модель, объединяющая естественные науки и инженерные предметы в единую систему.
В ее основе интегративный подход: биологию, физику, химию и математику преподают не по отдельности, а в связи друг с другом для решения реальных технологических задач. Такой подход учит рассматривать проблемы в целом, а не в разрезе одной области науки или технологии.
Об эксперте: Денис Кузьмин — директор Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ. Партнер Мета-университета. Это университет, который создаёт совместные магистерские программы ведущих университетов России и компаний, заказывающих подготовку кадров.
Второй краеугольный камень STEM — проектная форма научной работы студентов. Такой формат объединяет дипломный проект со стажировкой в технологической компании. Студенты получают опыт, максимально приближенный к будущей профессии. При этом работают над сложным технологическим проектом в команде, развивая свои «гибкие» навыки.
STEM образование помогает готовить ценные кадры для полноценной работы в технологических компаниях сразу после выпуска из университета.
Почему сейчас растет спрос на STEM образование
Акроним STEM ввели сотрудники Национального научного фонда США, чтобы обозначить новую образовательную парадигму в 2001 году. С ее помощью планировали обеспечить Соединенные Штаты высококвалифицированными техническими специалистами для развития науки и промышленности.
Сегодня STEM специалисты — самые востребованные люди на мировом рынке труда. По прогнозам аналитиков Бюро статистики труда США, в ближайшие десять лет потребность в STEM кадрах опередит другие специальности на 76%. Только для американского рынка потребуется около 10 млн человек, при этом дефицит кадров сохраняется, несмотря на рост темпов обучения.
По мнению президента Microsoft Брэда Смита, наступил «кризис гениев» — время, когда технологическим компаниям не хватает квалифицированных STEM специалистов. Чтобы подготовить подходящих работников, Microsoft подталкивает США инвестировать в развитие STEM образования в стране.
В России потребность в STEM образовании также растет. На российском рынке труда нужны 222 тыс. работников в области цифровых технологий. К 2024 году их число вырастет до 300 тыс.
Применение цифровых технологий и анализа данных может принести пользу любому бизнесу, независимо от сферы деятельности. При этом обработка, казалось, бы сторонней информации может решить довольно сложные задачи. Отличный пример — банковская сфера. Крупные банки собирают и обрабатывают любую информацию о потенциальных клиентах: от социальных сетей до геолокации. Они активно применяют методы искусственного интеллекта и машинного обучения, чтобы прогнозировать и автоматизировать бизнес-процессы.
Преимущества и программа STEM образования
Повышение STEM грамотности поможет любому специалисту оставаться востребованным на рынке высококвалифицированного труда.
Познакомиться со STEM можно на открытых образовательных онлайн-площадках. Например, на Coursera, EdX, Udemy публикуют курсы разной длительности и сложности от ведущих мировых университетов. За дополнительную плату можно получить электронный сертификат о прохождении курса. Такой сертификат можно прикрепить к профилю LinkedIn, его котируют большинство крупных компаний.
Более серьезную STEM подготовку можно получить на корпоративных образовательных программах технических университетов. Это совместные программы университета и индустриального партнера. Партнер оплачивает обучение студентов, помогает составлять учебный план и отбирать кандидатов. При этом студенты работают над дипломным проектом у индустриального партнера, решая реальную технологическую задачу компании. Например, Гонконгский университет науки и технологии (HKUST) объединяет программу трех факультетов вуза: науки, инженерии и бизнес-менеджмент с поддержкой технологической компании.
Такой подход помогает всем участникам программы. Студенты получают актуальное образование и возможность трудоустройства сразу после выпуска. Компании решают кадровый вопрос и часть стратегических задач. Университеты получают дополнительное финансирование и индустриальную экспертизу для образовательных программ.
Корпоративные образовательные программы в России организует Московский Физико-Технический Институт. STEM подход к обучению — интегративный характер образования и тесное взаимодействие с индустрией — закладывали в МФТИ с момента его основания. Институт запустил совместную магистратуру «Сколково» и МТС «Цифровые технологии в бизнесе» и программы с российскими и международными компаниями: Яндекс, Сбербанк, ABBYY по направлениям AI & Machine Learning, Data Science, Mobile & Web Development, Bioinformatics.
Будущее STEM образования
Среди перспектив развития STEM образования — три основных направления: персонализация образования, фокус на проектном мышлении и командной работе, смешанный формат обучения.
Персонализация образования. Большинство ведущих мировых университетов персонализируют образовательные программы — студенты обязательно посещают только несколько основных предметов, а остальные выбирают сами. С одной стороны, такой подход раскрывает потенциал каждого студента, с другой — помогает подстроиться под запросы потенциальных работодателей.
Фокус образования на проектном мышлении и командной работе. Простые инженеры не интересны современному бизнесу. Ему нужны инженеры с проектным видением, которые умеют работать в команде и руководить коллективом. Развитие этих навыков остается за бизнес-образованием, но в отличие от STEM, популярность MBA в последнее время падает. Чтобы удовлетворить запрос бизнеса на современных инженерных специалистов, STEM образование неизбежно внедрит развитие «гибких» навыков в свою программу.
Переход на смешанный формат обучения. Пандемия COVID-19 наглядно показала важность и перспективы грамотной организации онлайн-образования. Используя полученные наработки, целесообразно перевести образовательные программы высшего образования в смешанный формат: офлайн плюс онлайн.
Такой подход поможет студентам свободнее планировать свой график и меньше зависеть от предоставления общежитий. Университетам — привлечь преподавателей мирового уровня, которые не могут преподавать очно. В смешанном формате университеты смогут оптимизировать на преподавателей и аудитории и повысить общую эффективность.
В долгосрочной перспективе STEM должна стать не только частью образовательных программ университетов, но и школ. Это поможет выстроить единую систему подготовки, повысить эффективность всей системы образования, конкурентоспособность отечественной науки и промышленности на мировой арене.